JPH11509373A

JPH11509373A - Free space gas slab laser

Info

Publication number: JPH11509373A
Application number: JP9515835A
Authority: JP
Inventors: イェーフィムピースークマン; ミカイルイーリスキン; クリスチャンジュリアンリーザー
Original assignee: ユニヴァーサルレーザーシステムズインコーポレイテッド
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 1999-08-17
Also published as: DE19681133T1; US5894493A; JP2001044536A; US5754575A; WO1997015101A1; US5661746A; US5982803A; JP2001053360A

Abstract

(57)【要約】一対の細長い互いに平行な電極(91,92)が、管状ハウジング(111)内に矩形のガス放電区域（40）を形成する。電極相互間の最小離隔距離（Ａ）は、安定レーザ共振器（17）の基本自由空間モードの直径である。多光路光学装置（30，50）が、能動媒質の全幅（Ｂ）を用いて高出力コンパクトレーザ（10,200）を生じさせる。変形自在な支持リング（97）が圧縮されて電極を押し広げて円筒形スペーサ（99）に当接させ、それにより電極の空間的位置関係を維持する。ＲＦフィード(103)がハウジングを貫通して電極に密封的に(112)連結されている。空冷式ヒートシンク(161,162,176,177)が、レーザ管に可撓的に取り付けられた状態でしっかりと保持されており、捩じり変形、心ずれ及び不安定性を減少させる。 (57) Abstract: A pair of elongated parallel electrodes (91, 92) form a rectangular gas discharge area (40) within a tubular housing (111). The minimum separation (A) between the electrodes is the diameter of the fundamental free space mode of the stable laser resonator (17). Multi-path optics (30,50) produce a high power compact laser (10,200) using the full width (B) of the active medium. The deformable support ring (97) is compressed to spread the electrodes and abut against the cylindrical spacer (99), thereby maintaining the spatial relationship of the electrodes. An RF feed (103) is hermetically connected (112) to the electrodes through the housing. Air-cooled heat sinks (161, 162, 176, 177) are securely held flexibly attached to the laser tube, reducing torsional deformation, misalignment and instability.

Description

【発明の詳細な説明】自由空間ガススラブレーザＩ．発明の背景Ａ．発明の分野本発明は、一般に各種ガス放電レーザのコヒーレント光発生装置に関し、特に、改良された電極構造及び改良された熱伝達及び冷却装置を備えた多光路方式の非導波路形、即ち自由空間形の共振器を有するガススラブレーザに関する。Ｂ．背景及び従来技術の説明種々の形態の導波路及びスラブＣＯ₂レーザについて相当な研究が行われた。ホバート氏の米国特許第５,１２３,０２８号（以下「´０２８号特許」と略記する）の１：９〜３：１３（コロンの前の数字は明細書の欄、その後の数字は行を表すものとする）を参照されたい。１．インライン方式非スラブガスレーザ大抵の非スラブレーザ、例えば、ケー・ラークマン氏の米国特許第４,１６９, ２５１号（以下「´２５１号特許」と略記する）及びピー・ラークマン氏の米国特許第４,８０５,１８２号（以下「´１８２号特許」と略記する）の非スラブレーザは、比較的大きな長さの出力に対する比（以下「長さ対出力比」という）を必要とする。典型的な周知のインライン方式、例えば、ラークマン氏の´251号特許では、一対の細長い絶縁性の電極が互いに平行に配置され、無線周波数（以下「ＲＦ」という）源の励起を電極と単光路共振器空洞部の各端に設けられた反射鏡との間の放電区域内に生じるレーザ光ビームに対して横断方向に及ぼす。所定の出力強度を達成するためには、空洞部は、十分な光増幅を可能にするほど長くなければならない。かくして、長さ対出力比は大きい。この構成では、レーザ装置の長さがレーザ装置を納める外部機器の長さを決定するという点で実用上の問題が生じる。レーザ装置が長いと、明らかに多くの問題が生じ、その用途が制限される。たとえば、長いレーザ装置は、持ち運びできず、デスクトップ上で使用できず、しかも製作費が高い。金属とセラミックの組合せを利用するインライン設計のレーザ装置（ケー・ラークマン氏の´２５１号特許）に関するもう一つの問題は、金属製電極とセラミック製壁部材の熱膨張率が異なるために熱膨張が均一ではなく、これにより、レーザ管の変形に起因する機械的な不安定性及び心ずれを含む深刻な動作上の問題が生じることである。ピー・ラークマン氏の´１８２号特許の構成は、類似材料の使用による利点を取り入れることにより、換言すると、全て金属製の部材を用いることによって、ケー・ラークマン氏の´２５１号特許の構成を改良したものであるが、インライン設計の比較的大きな長さ対出力比と関連した問題を解決していない。したがって、本発明の主目的は、小さな長さ対出力比により設計に融通性をもたせると共にレーザ装置について多くの新用途をもたらすよう設計されたコンパクトなレーザ装置及び共振器を提供することにある。また、本発明の別の目的は、レーザ管の変形を無くし、その結果としての機械的及び動作上の不安定性及び心ずれを生じさせないようにするよう設計された改良型冷却システム取付け構造及びヒートシンクを提供することにある。インライン設計の従来技術、例えば、ケー・ラークマン氏の´２５１号特許及び´１８２号特許と関連した更にもう一つの問題は、「導波路効果」である。電極の表面からの光の反射及び放電区域内に固定対称形ボアを形成するこれら表面が密接しているために放電区域に隣接している誘電性部材の壁からの光の反射により、ビーム中のエネルギが近視野中に不均一に分布して種々の用途で使えなくなる。この問題は、一層均一に分布する遠視野ビーム又はフィルタリング技術を用いて解決できそうであるが、かかる解決策は、常に利用でき、或いは実用的であるとは限らず、少なくともコストが著しく増加する。利用できるスペースが限られるコンパクトなレーザ設計では、かかるレーザ出力光学的手法や焦点調節光学的手法は最適ではない。したがって、本発明のさらにもう一つの目的は、近視野と遠視野の両方においてエネルギを実質的に均一に分布させ、それによりコストを一段と低減すると同時にコンパクトなレーザ設計の実用性を高める自由空間（全方向性）ガスレーザを提供することにある。２．スラブ導波路レーザスラブ導波路レーザはしばらくの間知られていた。初期設計のガススラブレーザはチューリップ氏の米国特許第４,７１９,６３９号（以下、「チューリップ氏の´６３９号特許」という）に示されている。スラブ導波路レーザの最近の設計例は、ホバート氏の米国特許第５，１２３，０２８号（以下、「ホバート氏の´ ０２８号特許」という）に示されている。スラブ導波路レーザの大きな利点は、短い能動又は活性媒質中で高出力を発生させることができるということにある。この性能が得られる要因は、スラブ導波路レーザが、一層大きな総合出力を得るために能動媒質の利用可能な全幅を用いることができる一般に横断面矩形の放電区域を有するということにある。しかしながら、従来技術のスラブ導波路レーザの大きな欠点、即ち、インライン設計のレーザよりもビームの総合的品質が本来的に劣るという欠点を生じるのは、まさにこのように２つの互いに異なるタイプの共振器を用いているからである。１９９３年10月発行の産業用レーザレビュー(Industrial Laser Review)に掲載のピー・ラークマン氏の論文「The Market Continues to Grow for Sealed Carbon Dioxide Lasers」を参照されたい。この欠点を解決するには、複雑で比較的高価な光学系を使用するしかない。結果的に得られるかかるハイブリッドガススラブレーザのビームは、異なる方向において異なる性質を有している。幅の狭い方向では、電極表面は導波路効果を生じる。幅の広い方向では、物理的な制約はなく、ビームは例えば自由空間レーザ共振器中に形成される。その結果、ビームは、非導波路軸線（幅の広い寸法方向）に沿ってレーザを出た後の発散度よりも、導波路軸線（幅の狭い寸法方向）に沿ってレーザを出た後の発散度のほうが大きい。ホバート氏の´０２８号特許の図１９（明らかな誤記については訂正されている）を参照されたい。しかしながら、この低品質のビームは不完全ながらも修正可能であるが、それには比較的高価で複雑な光学系を用いるしかない。したがって、本発明の目的は、あらゆる方向において高品質の一様ビームを生じさせると共に複雑な光学系を不要にする自由空間非導波路形の安定共振器を用いる高効率高出力ガススラブレーザを提供することにある。折り返し形ガスレーザも新規なものではない。ラークマン氏の´１８２号特許の図５〜図６を参照されたい。最近のガススラブ導波路レーザは又、短いレーザ装置で大きな出力を達成するよう折り返し設計を採用しいてる。コープ氏の米国特許第５,３５３,２９７号（以下、「´２９７号特許」という）を参照されたい。コープ氏の´２９７号特許は、幅の狭い軸線方向では安定導波路として、幅の広い軸線方向では否定分岐型非安定共振器として動作するハイブリッド共振器の設計を教示している。さらに、コープ氏の´２９７号特許は、幅の広い軸線方向においてビームの折返し路を生じさせるよう電極の各端に一対の鏡を付加している。したがって、コープ氏の´２９７号特許は、上述の問題の例示となっている。したがって、本発明の目的は、レーザ光ビームが共振器の放電空洞部中であらゆる方向において非導波路モードで動作する簡単で安価な多光路光学系を用いるコンパクトなガススラブレーザを提供することにある。ガススラブレーザ設計におけるもう一つの課題は、最小のキャパシタンス且つ良好な熱伝導性をもたせて電極相互間の所定の隙間をハウジング壁に対して絶縁関係に維持するよう電極をレーザ管内に位置決めする支持構造である。電極間の隙間寸法は、最適なレーザ動作にとって重要である。電極とハウジングの間の離隔距離は、最大伝熱量（狭い間隔が所望される）と高品質ＲＦ整合のための構造体の最大固有キャパシタンス（広い間隔が所望される）を正しくバランスさせるのに重要である。したがって、本発明の目的は、レーザ装置の動作パラメータを最適化する改良した電極支持構造と提供することにある。 II．発明の概要具体的に且つ概略的に説明した本発明の目的と関連した上記及び他の利点を達成するために本発明の内容の概略を以下に記載する。本発明の構成上の一観点は、ガススラブレーザであって、ガス閉込め構造体と、ガス閉込め構造体内に設けられていて、横断面が実質的に矩形のガス放電区域を形成する一対の互いに平行な電気絶縁性の電極と、ガス閉込め構造体内に封入されたレーザガス混合物と、各電極に結合されていて、ＲＦ励起源に結合されるようになったＲＦフィード端子と、ガス閉込め構造体の互いに反対側の端部に取り付けられてレーザ共振器を形成するようになった反射光学素子から成る装置とを有し、電極相互間の最小距離は、矩形横断面内で任意の方向において実質的に自由空間レーザ共振器として動作できる安定レーザ共振器の基本モード構造の最大横断面寸法以上であることを特徴とするガススラブレーザにある。本発明のこの構成のもう一つの特徴では、各電極は、約０.０２５〜０.０１mm の酸化アルミニウム被膜が施された陽極酸化処理アルミニウムで作られている細長いＴ字形の電極である。本発明の上記構成のもう一つの特徴は、ガス閉込め構造体には、ＲＦフィード端子が遊び嵌め状態で貫通する孔が設けられ、Ｏリングが、電極とＲＦフィード端子とガス閉込め構造体との間に圧縮されていて、電極に実質的な力を及ぼさないでガス閉込め構造体を密封することにある。本発明の上記構成のもう一つの特徴は、凹状反射面を備えた少なくとも一つの光学素子と、部分的に反射する出力カプラと、少なくとも２つの光学素子を備えた多光路レーザ共振器とが設けられ、多光路レーザ共振器の光学素子のうち一方は、多光路レーザ共振器内の光路数の関数である反射係数を備えた一つの部分反射光学素子であることにある。本発明の上記特徴のさらにもう一つの特徴として、光学素子から成る前記装置は、ガス閉込め構造体の各端部に設けられた光学組立体を含み、各光学組立体は、ガス閉込め構造体の端部を閉鎖するアパーチャが設けられた端部プレートと、ピボット点のところで端部プレートに固定された第１の支持プレートと、第１の支持プレートに取り付けられていて、ガス放電区域から光を受けて反射するよう端部プレートのアパーチャと整列した少なくとも一つの反射鏡と、端部プレートと第１の支持プレートで圧縮されていて、ガス閉込め構造体を密封するＯリングとを有し、第１の支持プレートは、ネジによって鉛直軸線の周りにピボット点を含む水平平面内で、ネジによって水平軸線の周りにピボット点を含む鉛直平面内で調節可能である。本発明の上記構成の更にもう一つの特徴では、光学組立体のうち一つは、ガス閉込め構造体の前端部に位置し、該光学組立体は、アパーチャが設けられていて、ピボット点のところで第１の支持プレートに固定された第２の支持プレートと、第２の支持プレートに取り付けられていて、ガス放電区域からの光を受けて反射し、光をガス閉込め構造体の外部に透過させるようアパーチャと整列した第２の反射鏡と、第１の支持プレートと第２の支持プレートの間に圧縮されていて、ガス閉込め構造体を密封するＯリングとを有し、第２の支持プレートは、ネジによって鉛直軸線の周りにピボット点を含む水平平面内に、ネジによって水平軸線の周りにピボット点を含む鉛直平面内に調節可能である。本発明の第２の構成上の観点は、電極間に取り付けられていて、電極の空間的位置関係を維持する複数の剛性で変形自在な支持部材にある。本発明の上記構成の別の特徴として、変形自在な支持部材は各々、リングと、リングの互いに反対側の側部に係合していて、両側部を一方向に圧縮し、電極がガス閉込め構造体内にしっかりと固定されるようになるまで電極を別の方向に押し広げるネジとから成る。本発明の上記構成の更にもう一つの特徴は、電極をガス閉込め構造体の内壁に対して間隔を置いた関係に維持すると共に最小のキャパシタンスをもたらす小さな横断面を備えた複数の短い円筒形スペーサにある。本発明の第３の構成上の観点は、各電極が、熱伝達を促進するようガス閉込め構造体の内壁に密接して支持された広い表面部分を有し、前記ガススラブレーザは、ガス閉込め構造体の内部の電極の広い表面部分に隣接したガス閉込め構造体の外面に隣接して設けられた一対の細長いヒートシンクと、各ヒートシンクにそれぞれ固定された一対のカバープレートと、カバープレートとガス閉込め構造体の間に設けられた複数の可撓性スペーサとを更に有し、ヒートシンクとカバープレートは、ガス閉込め構造体を包囲していて、一様な熱伝達を可能にすると共にガス閉込め構造体を変形させる傾向のある熱膨張力を無くす可撓性エンクロージャを形成することにある。本発明のこの構成の別な特徴は、ヒートシンクが、複数のネジ穴を有し、カバープレートは、ネジ穴から内方へ僅かに片寄った複数の皿穴を有し、ネジを皿穴に通してカバープレートをヒートシンクに固定すると、ヒートシンクは引き寄せられてガス閉込め構造体にぴったりと当接すると共に可撓性スペーサが圧縮されてカバープレートをガス閉込め構造体に対して密な間隔を置いた関係に位置決めすることにある。本発明の第４の構成上の観点は、可撓性エンクロージャに取り付けられると共にＲＦフィード端子に結合された電子部品から成るアセンブリと、熱をガス閉込め構造体及び電子部品から除去する複数の空気チャンネルを形成するよう各ヒートシンクを覆うファン組立体とが設けられていることにある。本発明のこの構成のもう一つの特徴は、熱をガス閉込め構造体から除去するよう液体冷却剤を通す中空管が各ヒートシンク内に設けられていることにある。本発明の他の構成上の観点は、以下の本発明の詳細な説明を読むと理解されよう。本発明による自由空間スラブレーザとして設計されたガスレーザは、以下の利点を有している。１．コンパクトな構成であって、長さ対出力比が小さく、レーザの持ち運びが可能になると共に実用性が実質的に向上していること。２．可撓的に取り付けられたヒートシンク組立体が、捩じり変形を無くすと共に機械的及び動作上の安定性を向上させていること。３．好都合な幾何学的構成により、頑丈で非常に高密度の最終包装品を得ることができ、それにより全体的な寸法が実質的に小さくなると共にコストが実質的に低くなること。４．多光路構成では、レーザビーム中のエネルギの近視野分布が実質的に一様になり、レーザ出力カプラの近傍にレーザビームの焦点調節が可能になること。５．多光路構成において、ビーム横断面内のあらゆる方向における発散度が等しい対称形のガウスビームを生じさせることができ、それにより簡単なビーム伝送系の使用が容易であること。６．効率的な熱伝達性及び伝熱設計により動作上の安定性の向上が得られること。 III．図面の簡単な説明図１は、基本モードのガウスビームの直径と両方向において安定な共振器として構成された本発明の自由空間スラブレーザの内部の電極との間の空間的位置関係を示す略図である。図２は、本発明の安定な自由空間二光路共振器の内部に設けられたビーム軌道の概略側面図（図６で見て側面図）である。図３は、本発明の安定自由空間５光路共振器の内部のビーム軌道の概略側面図（図６で見て側面部）である。図４は、本発明の自由空間スラブレーザ構成のための電極と支持体とスペーサとから成るサブアセンブリの分解斜視図である。図５は、本発明のレーザ管サブアセンブリの分解斜視図である。図６は、図５の６−６線における横断面図である。図７は、本発明のレーザ管とヒートシンクとから成るサブアセンブリの分解斜視図である。図７Ａは、図７のカバープレートに設けられた片寄り皿穴の拡大横断面図である。図８は、ヒートシンク付き電子回路基板及び冷却用フィンを含む本発明の自由空間スラブレーザの最終組立体の分解斜視図である。図８Ａは、水冷式ヒートシンクを示す変形形態の部分斜視図である。図９は、図５の本発明のスラブレーザの前部に取り付けられた可調式鏡組立体の分解斜視図である。図１０は、図９の１０−１０線における前部鏡取付け組立体の横断面図である。図１１は、図５の本発明の後部可調式鏡組立体の分解斜視図である。図１２は、図１１の１２−１２線における横断面図である。図１３は、本発明の自由空間スラブレーザの第１の変形形態の横断面の略図である。図１４は、本発明の自由空間スラブレーザの第２の変形形態の横断面の略図である。図１５は、本発明の自由空間スラブレーザの第３の変形形態の略図である。 IV．好ましい実施の形態の詳細な説明Ａ．多光路共振器を備えた本発明の自由空間ガススラブレーザ本発明の特徴は、最初に図１の部分概略図で分かるように、安定共振器を備えたガススラブレーザ１０を使用すると共に、安定共振器の基本モードを使用することにある。その結果、両方向において、非導波路型、即ち自由空間型のレーザである新タイプのガススラブレーザが構成されることになる。図１の略図でわかるように、ガススラブレーザ１０は、高さ“Ａ”及び長さ“ Ｌ”の放電区域を形成する一対の互いに平行な細長い電極１１，１２を有し、その両端には、直径がそれぞれＤ２，Ｄ１の反射鏡１４，１５が設けられている。ガウスビーム１７は、ＲＦ源１３の励起が行われると放電区域中に得られる安定スラブレーザ共振器の基本モードを表わす。出力カプラである鏡１５は、放出レーザ光ビーム１６を部分的に反射するに過ぎない状態で放出する。共振器のパラメータ及び電極の寸法は以下の通りに選択されている。すなわち、共振器１０の基本モードの直径は、電極１１，１２間の距離“Ａ”よりも短くすべきである。たとえば、もしスラブの長さが５００mmであって、出力カプラが平らであり、完全反射鏡の曲率半径が４.０ｍであれば、基本モードの外径（湾曲鏡の近傍において）は、約４.５mmである。そこで、もし電極間の距離Ａ＝５. ０mmに選定し、これと同一寸法、即ち５.０mmの出力カプラ有効口径を用いると、そのレーザは基本モードを発生できる。図１を参照されたい。しかしながら、この場合、放電区域内の能動媒質の全容積の利用効率は、非常に低い（例えば、もしスラブの幅“Ｂ”（図１の紙面と垂直に測定した距離）が１５mmであれば約３０％である）。放電区域の有効体積の利用効率を上げるために、本発明者らは、多光路共振器（multi-pass resonator）３０，５０を用いている（図２及び図３参照）。図２では、この共振器３０は３つの鏡、即ち後端部凹面鏡（完全反射鏡）３１及び２つの前部平面鏡３２，３４（一つは出力カプラ（部分反射鏡）３２、もう一つは中間平面鏡（完全反射鏡）３４）を含む。出力カプラ３２の表面は、本光学系の光学軸と垂直に配置され、後端部の鏡３１及び中間の鏡３４は、本光学系の光学軸に対して僅かに傾斜しており、したがってレーザビームの多光路反射軌道は、能動媒質の横方向の多光路（２光路）中で鏡３２から鏡３１に進み、この鏡３１で反射して鏡３４に向き、そして鏡３４で反射して３１に戻りそして鏡３２に戻るようになる。鏡３１，３２，３４は整列していて、鏡からの多数回の反射をした後、ビームは出力カプラの表面上のその当初の位置に戻り、その一部３３が放出されるようになる。この場合、能動媒質の利用効率は９０％に近い。図３では、共振器５０は、光路の数が２（図２）から５になり、そして電極の幅が“Ｂ”に依存するということを除き、図２の共振器３０と同様に動作する。光ビーム５３を放出する出力カプラ５２は部分反射鏡であり、後端部の鏡５１及び中間の鏡５４は完全反射鏡である。もし“Ａ”＝５.０mm、“Ｂ”＝１５mmであるとすれば、光路の最適数は５であることが判明した。この場合、出力は最大である。もし、“Ａ”＝７mm、“Ｂ”＝２１mm、鏡相互間の距離が５００mm、そして後部鏡の曲率半径が４ｍであれば、最適光路数は８又は９（図示せず）である。もし出力カプラ３２，５２及び中間鏡３４，５４が平らであれば（又は、これらが同一の曲率半径を有していれば）、出力モード構造は、単光路の場合と同一であり、光路の数に依存しないことに注目することは重要である。光路の数は、出力カプラの最適反射係数だけを変化させ、即ち光路の数が多ければ多いほど、それだけ総合利得が大きくなり、かくして、出力カプラの最適反射係数が小さくなり、それにより最適出力が得られる。例えば、上述の単光路共振器の場合、最適反射率は約９２％であり、これに対して上述の５光路共振器の場合、最適反射率は約７０％である。Ｂ．電極とスペーサから成るサブアセンブリ図４で最も良く分かるように、本発明の電極とスペーサから成るサブアセンブリ（以下、「電極−スペーサ・サブアセンブリ」という場合がある）９０は、２本の電極９１，９２を含み、各電極は、直立の平べったいフランジ部分９３及び内方に延びる矩形のステム部分９４から成る横断面T字形のものである。電極は、厚さが０.０２５mm〜０.０１mmの範囲の厚手であって絶縁性且つ硬質の陽極酸化処理された酸化アルミニウム被膜を有するアルミニウムで作られている。各電極の垂直フランジ部分９３の内側において、フランジ９３の頂部には一対の凹部９５が設けられ、フランジ９３の底部にも一対の凹部９５が設けられている。各凹部は平らな底縁１０５を有している。各電極の垂直フランジ部分９３の外側において、各電極の各端部からの距離の約１／４のところに対をなす凹部９６が設けられている。対をなす凹部９６の各々は、互いに間隔をおいて配置されていて、これらは電極の取り付けを安定化するよう各電極９１，９２の外側頂縁及び底縁に近接して位置している。組立てのために電極を互いに近付けると、支持リング９７が各対の対向した凹部９５に嵌まり込み、電極９１，９２間の所定の最適離隔距離を達成するのに用いられる変形自在な支持部材としての役目を果たす。支持部材９７は、変形自在なリングである。各部材９７はネジ９８を回すことによって物理的に変形し、即ちネジ９８を回すと、リングの両側を圧縮し、それにより電極９１，９２を外方へ押し離し、そしてスペーサ９９（これについては、後述する）を管１１１のそれらの対応内壁に外向きに押し付けることによりリング９７が変形する。このように、電極間の所定の最適離隔距離は、図４及び図６で見て、その上端部及び下端部、並びにその前端部及び後端部に得られ、電極９１，９２は管１１１内にしっかりと且つ対称に支持される。リング９７は好ましくはアルミニウムで作られ、これはまた、絶縁性で硬質の陽極酸化処理状態の酸化アルミニウム被膜で被覆されている。これとは別の材料として、例えばステンレス鋼を用いてもよい。小型の円筒形スペーサ９９が電極９１，９２の外方側部に設けられた対をなす凹部９６に嵌まり込み、そして電極９１，９２の垂直フランジ９３の外側面と管１１１の内側面との間の所定の離隔距離を生じさせる（図４及び図６）。円筒形スペーサ９９は、ボール又はワッシャであるのがよい。スペーサ９９は好ましくはアルミニウムで作られ、これ又、硬質で陽極酸化処理状態の酸化アルミニウム被膜を有するのがよい。使用可能な他の材料としては、セラミック又はステンレス鋼がある。ＲＦフィード取付けブロック１００が、穴１０２を通る取付けネジ１０１によって電極９１，９２の上部内方側部に固定された状態でＲＦ端子１０３に接続されており、これらＲＦ端子はＲＦ供給源と接続され、しかも管１１１の上方壁を絶縁状態で貫通している。以下により詳細に説明するように、ＲＦフィードはまた、これと協働する気密シールにより管１１１の真空健全性を維持する。図６で最も良く分かるように、スペーサ９９を凹部９６内に配置し、支持リング９７を凹部９５内に嵌入支持して電極−スペーサ・サブアセンブリ９０を管１１１の内側に組み立てると、ネジ９８を時計回りに回してリング９７を変形させ、電極９１，９２を互いに押し離し、そしてスペーサ９９をそれらの凹部に入れた状態で管１１１の内壁にしっかりと当接支持し、それにより電極を管内に横方向に位置決めして所定の幅の狭い方向の寸法“Ａ”の隙間４０をもたせる。また、リング９７の内側縁部には凹部１０４（図４）が切削加工により設けられており、したがってリング９７の隣合う円周方向部分１０６が凹部９５の底縁１０５（図４）上に位置した状態で凹部９５に嵌まり込むようになっている。リング９７の隣合う円周方向部分１０６の垂直高さ（図４）は、電極９１，９２の頂縁及び底縁１０８上に延び、管１１１の内側頂壁及び内側底壁(図６に見える)からの電極９１，９２の所定の上部離隔距離及び底部離隔距離を生じさせ、それにより電極９１，９２を管１１１内に垂直方向に位置決めするような所定の高さのものである。このように、電極は管１１１の内壁に非常に近接するが、絶縁可能な間隔を置いて位置決めされる。好ましい電極と壁の離隔距離は０.５mmである。電極と管の離隔距離を制御状態に保つことにより（離隔距離が大きければ大きいほどそれだけ一層キャパシタンスは小さくなる）、電極と管の間の固有キャパシタンスは、最小に維持され、ＲＦ源による電極の急激な初期励起を妨害しない。他方、離隔距離が小さければ小さいほどそれだけ一層熱伝導が良好になる。電極の長い平らな外側表面９３と管１１１の内壁を密接させることにより、良好な熱伝導性が得られる。レーザガス混合物は又、濃ヘリウム良導体になるように選択されている。したがって、レーザの急激な始動及び放電区域４０からの熱の急速な除去を行い、それにより動作中の装置の冷却を著しく助長するために、材料、離隔距離及びガスとの間には最適なバランスがある。上述の構成により、図１の略図に示すように、幅の狭い方向の寸法“Ａ”、幅の広い方向の寸法“Ｂ”（図１６）及び長さ“Ｌ”の隙間４０が確保される。Ｃ．レーザ管サブアセンブリ図５で分かるように、レーザ管サブアセンブリは、図４の電極／スペーサ・サブアセンブリ９０、管１１１、前部二重鏡取付けサブアセンブリ１２０及び後部鏡取付けサブアセンブリ１５０を有する。上述しなかったこれらサブアセンブリの各々を以下にさらに説明する。レーザ管サブアセンブリ１１０の組立てを行うには、まず最初に、電極−スペーサ・サブアセンブリ９０を管１１１内に挿入し、ネジ９８を時計回りに回して電極−スペーサ・サブアセンブリ９０を上述のように管１１１の内壁に対して対称且つ離隔関係で管１１１内にしっかりと固定する。ＲＦフィード端子１０３をスペーサ１１３及び絶縁性Ｏリング１１２に挿入し、そしてこれをＲＦフィード取付けブロック１００の上部の対応のネジ穴１０７にねじ込み、それにより電極 −スペーサ・サブアセンブリ９０をＲＦ供給源１３に連結されるようになった管１１１内にさらに固定する。図６で一層明確に分かるように、端子１０３をネジ穴１０７にねじ込むと、スペーサ１１３は内方に移動してＯリング１１２をＲＦフィード取付けブロック１００の上面１１２Ａに押し付ける。Ｏリング１１２は圧縮されて管１１１内の穴１１４の内壁１１２Ｂに対して、しかも端子１０３の凹部１１２Ｃの外周部に対してシールを形成する。シールは、端子１０３と穴１１４内のスペーサ１１３との間の遊び嵌めに起因して電極９１，９２に持ち上げ力を全く及ぼさないで形成される。かくして、電極９１，９２に及ぼされる力は、均一分布状態のままである。１．前部二重鏡取付けサブアセンブリ図５で分かるように、まず最初に前部二重鏡取付けサブアセンブリ１２０を組み立て、その後、これを管１１１の前部を閉鎖するよう密封的に取り付ける。管１１１の前端部への前部鏡サブアセンブリ１２０の密封取付け（及び管１１１の後端部への後部鏡サブアセンブリ１５０の密封取付け）は、好ましくは溶接によって行われる。しかしながら、エポキシ化合物の使用又はネジ取付け具で圧縮されたＯリングの使用によりこの取付けを行ってもよい。図５、図９及び図１０で最も良く分かるように、前部鏡取付けサブアセンブリ１２０は、中間プレートＯリング１２５を受け入れるようになったＯリング用凹部１２２を備える前部端プレート１２１を有し、この凹部１２２には、実質的に電極９１，９２相互間の隙間４０に相当する矩形のビームアパーチャ１２３が設けられている。中間鏡支持プレート１２７が、３本の調節ネジ１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃを支持プレート１２７に設けられた対応の取付け穴１３０に挿入することにより、管の前端部プレート１２１に固定される。ネジ１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃは前部端プレート１２１に設けられたネジ穴１２４にねじ込まれ、環状リング１２５ａが凹部１２２に設けられたＯリング１２５に圧接してこれらの間に気密シールを形成する（図１０）。それと同時に、中間鏡１２６は中間鏡支持プレート１２７の内側部に設けられた凹部内に捕捉される（図１０）。ネジ１３１Ａ，１３１Ｃは、ネジ１３１Ｂに対して直交関係にある。鏡１２６は完全反射鏡であり、調節ネジ１３１Ａによって水平軸線の周りに鉛直平面内で調節される。鏡１２６は調節ネジ１３１Ｃによって鉛直軸線の周りに水平平面内で調節される。ネジ１３１Ａ，１３１Ｃを回して調節することにより、中間鏡支持プレート１２７は、固定ピボットネジ１３１Ｂによる取付け点の周りにそれぞれの平面内で梃作用を発揮する。シールを破壊しないでネジ１３１Ａ，１３１Ｃの調節を行うとＯリング１２５はそれぞれ押し下げられる。中間支持プレート１２７は、中央アパーチャ１２８及びその外方側部に設けられた出力カプラ用ブラケットのＯリング用凹部１２９を有する。また、これには、三角形をなす又は直交関係にある出力カプラ用ブラケットネジ穴１３２が設けられている。出力カプラ１４１は、三角形の出力カプラブラケット１３４を用いて中間鏡支持プレート１２７に取り付けられている。ブラケット１３４は、中間鏡支持プレート１２７に当接した状態で設けられていて、出力カプラブラケット１３４の内側側部に設けられた環状リング１３４ａ（図１０）が、支持プレート１２７の凹部１２９内に設けられている出力カプラブラケットＯリング１３３に圧接して、これらの間に気密シールを形成している。出力カプラブラケット１３４は、中央アパーチャ１３５を有し、その外方側部には、出力カプラＯリング１４０を受け入れる出力カプラＯリング用凹部１３６を有している。出力カプラ１４１は、Ｏリング１４０に圧接している出力カプラブラケットの外方側部に、リテーナ１４２（図１０）によって固定されており、リテーナ１４２は、出力カプラリテーナ用ネジ１４３をリテーナ１４２に設けられた穴１４４に通し、出力カプラブラケット１３４に設けられたネジ穴１３９にねじ込むことによって、出力カプラブラケット１３４に固定されている。出力カプラブラケット１３４は、調節ネジ１３７Ａ，１３７Ｂ，１３７Ｃによって中間鏡支持プレート１２７に固定され、これら調節ネジは、出力カプラ取付けネジ穴１３８を貫通し、中間支持プレート１２７の外方側部に設けられた出力カプラブラケットネジ穴１３２内に固定される。ネジ１３７Ｂは、固定ピボット点を形成し、ネジ１３７Ａ，１３７Ｂはこれに対して直交関係にあり、鉛直平面における調節をネジ１３７Ｃによって水平軸線の周りに、そして水平平面における調節を調節ネジ１３７Ａにより鉛直軸線の周りに行うことができる。Ｏリング１３３はそれぞれ圧縮され、それにより出力カプラ１４１を光学系の光学軸と垂直に調節できる。当該技術分野で周知のように、別の光学的構成を使用できる。かかる一つの変形実施形態は、出力カプラとしての鏡１４１の部分反射部分透過機能と、中間鏡１２６の完全反射機能とを組み合わせて、例えばこれら別個の機能を発揮する上方部分及び下方部分を備えた単一の鏡にしたものである。２．後部鏡取り付けサブアセンブリ後部鏡取り付けサブアセンブリ１５０は、図５、図１１及び図１２で最も良く分かるように、管１１１の後端部を密封的に閉鎖し、隙間４０にほぼ一致する中央アパーチャ１５２を有し、その外方側部に後部鏡Ｏリング用凹部１５３を備えた管後部端プレート１５１を含む。後部鏡のＯリング１５５は凹部１５３内に嵌め込まれ、内方側部に設けられた凹部内に鏡１５６(これまた完全反射鏡である) を備えた後部鏡ブラケット１５７が、管後部端プレート１５１に取り付けられ、環状リング１５７Ａが凹部１５３内のＯリング１５５を圧縮してこれらの間に気密シールを形成している（図１２参照）。ブラケット１５７は、後部鏡調節ネジ１５９Ａ，１５９Ｂ，１５９Ｃをブラケット１５７に設けられた取付け穴１５８に挿入し、ブラケット１５１のネジ付き後部鏡取付けネジ穴１５４内に固定することにより、端プレート１５１に固定されている。かかる三角測量方式の鏡調節機構は、前端部取付け組立体１２０の２つの鏡について使用できたように後部鏡１５６に関して使用可能である。ここでは、ピボットネジは１５９Ａであり、ネジ１５９Ｂ，１５９Ｃは、水平平面及び鉛直平面においてそれぞれこれに対して直交関係をなして取り付けられ、それぞれピボットネジ１５９Ａに対して水平平面及び鉛直平面において調節を行うようになっている。Ｄ．レーザ管−ヒートシンクサブアセンブリ図７で最も良く分かるように、管とヒートシンクから成るサブアセンブリ１６０は、ヒートシンク１６１，１６２、カバープレート１６４，１６５及びＯリング１６７と共に図５のレーザ管サブアセンブリ１１０を有している。ヒートシンク１６１，１６２は、レーザ管サブアセンブリ１１０の側方に位置決めされ、これらヒートシンク１６１，１６２の頂部内方縁部及び底部内方縁部に設けられた凹部にはカバープレート取付け穴１６３が形成されている。上部カバープレート１６４及び底部カバープレート１６５は、それぞれこれらの内面に設けられた複数のＯリング用凹部１６６を有している。図７Ａで最も良く分かるように、カバープレート１６４，１６５には穴１６９が設けられ、穴１６９は皿座ぐりされると共にヒートシンク１６１，１６２に設けられたネジ付き取付け穴１６３に対し僅かに内方に片寄っている。次に、カバープレート１６４，１６５は、カバープレート取付けネジ１６８をカバープレート取付け皿穴１６９に挿入することにより固定され、これらカバープレートはヒートシンク１６１，１６２の頂部内縁部及び底部内縁部に設けられた片寄りネジ付き取付け穴１６３に係合する。ネジ１６８を締め付けると、ネジは片寄り皿穴１６９の外方傾斜縁部に圧接し、ヒートシンク１６２，１６３を内方にしっかりと引き寄せて管１１１の外壁に押し当ててこれと良好な熱接触関係をなし、Ｏリング１６７を凹部１６６内に捕捉し、Ｏリングをレーザ管サブアセンブリ１１０の管１１１の外面の頂面及び底面に押し当てる。したがって、ヒートシンク１６１，１６２とカバープレート１６４，１６５は、レーザ管サブアセンブリ１１０の周りに一体の円周方向構造体を形成し、ヒートシンク１６１，１６２は、管１１１の側面と良好な熱接触状態になるが、カバープレート１６４，１６５は、圧縮されたＯリング１６７によって管１１１の頂面及び底面から可撓的に間隔を置いて位置する。この取付け冷却構造は独特のものであり、従来技術とは対照的に、動作中、レーザ管の長さに沿うレーザ管及び冷却フィンの捩じり変形が生ずることが無い点で特に有利であることが分かった。本発明では、ヒートシンクとカバープレートは互いにしっかりと固定され、ヒートシンクはレーザの側部にしっかりと当接保持されるが、それと同時に頂部カバープレート及び底部カバープレートは、管組立体１１０のレーザ頂面及び底面に対して間隔を置いた関係に保持され、これを圧縮された状態のＯリング１６７を介してのみ接触する。Ｏリング１６７に代えて、類似の可撓性スペーサを用いてもよい。この構造により、加熱膨張の際のばらつきが管１１１中に生じ、他方、組立体全体の細長い矩形の形を変形させて鏡を変位させる傾向のある捩じり応力を最小限に抑える。しかしながら、これと同時に管１１１と、可撓的に連結されたカバープレート−ヒートシンクエンクロージャとの間の離隔距離は、直接に接触しているヒートシンク１６１，１６２を介するレーザ管サブアセンブリ１１０からの熱伝導度が、全ての構成部品の適切且つ有効な冷却を行うのに適したレベル以上になるほど十分に小さいものである。Ｅ．最終ガスレーザ組立体図８で最も良く分かるように、最終ガスレーザ組立体２００は、図８の管及びヒートシンクサブアセンブリ１６０、エレクトロニクスサブアセンブリ１７０及び２つのファンサブアセンブリ１９０，１９１を含む。エレクトロニクスサブアセンブリ１７０は、いくつかの別個のデバイスを支持したいくつかの従来型エレクトロニクスプリント回路板１７１及び、整合インピーダンスネットワーク１７２及び他の制御エレクトロニクスを備えたＲＦ発生器を含む（ただしこれには限定されない）付加的な従来型エレクトロニクス素子を含む。これら素子は、動作関係で互いにしっかりと取り付けられ、一対のフィン付きヒートシンク１７６，１７７の間に固定されてエレクトロニクスサブアセンブリ１７０を形成している。カバープレート１７８が、ヒートシンク１７６，１７７の上端部に設けられた凹部内のカバープレート取付けネジ穴１８０を通るカバープレート取付けネジ１７９によって、ヒートシンクの上方側部に固定され、エレクトロニクスサブアセンブリ１７０を形成している。このサブアセンブリ１７０は、端プレート１８１，１８２及び端プレートネジ１８４によって管及びヒートシンクサブアセンブリ１６０に固定され、これら端プレートネジは端プレートネジ穴１８５を貫通し、サブアセンブリ１６０，１７０の端部に設けられたネジ穴１８６にねじ込まれている。かくして、サブアセンブリ１６０，１７０は端部プレート１８１，１８２によって互いに係止される。ファンサブアセンブリ１９０，１９１は、相互リンク状態のヒートシンクに当接して取り付けられ、ヒートシンク１６１，１６２，１７６，１７７の側面に設けられたネジ付き取付けネジ穴１９３にねじ込まれる取付けネジ１９２によってこれに固定されている。端プレート１８０はアパーチャ１８３を有し、このアパーチャ１８３を通って、出力カプラ鏡１４１によって伝送されるレーザビームの一部が通過し、光学系を出ることができる。ヒートシンクの外部をファンサブアセンブリ１９０，１９１で覆うことにより、フィン付きヒートシンクは、複数の細長いチャンネルの状態に有効に構成され、ファンを動作させると、これらチャンネルを通って空気が長さ方向に押し込まれる。押し込まれた空気は、フィン付きヒートシンク１６１，１６２，１７６，１７７の各端部から同時に出る。この冷却方式によって熱が光学系から効果的に除去され、すべての構成部品が安全な熱動作条件に保たれる。図８Ａで分かるように、変形例としての冷却構造は、水冷システムを含む。上述のフィン１６１，１６２，１７６，１７７及びファンサブアセンブリ１９０，１９１によって形成される密閉空気チャンネルではなく、これら構造部材に代えて、管類を含む類似のボックス状構造体１６１Ａ，１６２Ａを用いてもよく、これら管類を通って冷却水が、水を冷却するための熱交換器を含む外部供給源から循環させるのがよい。水冷システムは、冷却装置を、細菌を含んだ空気が送気されない別個の室内に配置することにより、そうでなければ適用除外されるべき種々の医療用途に用いることができ、しかも温度制御の改良が可能になるので、動作が静かな空冷システムと比べて利点がある。図１３〜図１５は、所望に応じて用いることのできる電極システムの変形例を示している。好ましい構造体は既に上述した。図１３は、一対の細長いベースプレート３００を示し、これらベースプレートは、その各前端部及び後端部が止めネジ３０２によってハウジング３０１内に固定されている。止めネジ３０２は、組立ての際、アレンレンチで管３０１の端部に到達することによって締め付けられる。というのは、止めネジ３０２は電極の外端部に隣接して位置しているからである。この実施形態では、各ベースプレート３００には、従来手段によって複数の細長いプレート３０３，３０４，３０５が固定されており、これらのうち内方の一つには、従来手段によって一方の電極３０６が固定されており、この電極は、類似した他方のベースプレート３０５，３０４，３０３を介して他方のベースプレート３００に同様に固定された他方の電極３０６から所定の距離を置いて位置している。ベースプレート３００は止めネジ３０２を介してハウジング３０１と電気的接触状態にあるので、スペーサ３０３，３０４，３０５は絶縁性、例えば好ましくは陽極酸化処理アルミニウムで作られる。ＲＦフィード１３が端子１０３を介して電極３０６に接続されている。この実施形態は、電極を強制的に押し離してこれらを所定の離隔関係に保つための機構を用いていない。多数のプレート３０３，３０４，３０５を直列状態で用いることにより、熱伝導性が良くなり、そうではない場合には固有の大きなキャパシタンスとなるものが減少する。図１４は、本発明のさらにもう一つの実施形態を示しており、かかる実施形態では、互いに類似したベースプレート３００が、従来手段によってハウジング３０１に固定され、電極３０６を、従来手段によってベースプレート３００に固定された絶縁性スペーサ３０３上に互いに間隔を置いた関係で支持し、スペーサ３０３の各側部には、フライス加工により溝３０３Ａ，３０３Ｂが形成されている。電極及び溝を小さくすると、良好な熱伝導性を維持しながら総キャパシタンスを減少させることができる。図１５は、本発明にさらにもう一つの実施形態を示しており、かかる実施形態では、大きな電極３０６が、ハウジング３０１に従来手法で固定されたベースプレート３０１に従来手法で直に固定されている。溝３０６Ａが、フライス加工により電極３０６の外方側部に形成され、それにより大きな電極のキャパシタンスを減少するのに役立っている。図１４及び図１５はそれぞれ、図１３と比べて改良された動作特性を示している。しかしながら、最適構成例は、図６に示されている。Ｆ．実施例実施例の仕様は次の通りである。Ａ＝５.０mm Ｂ＝１５.０mm Ｌ＝４４５.５mm ＲＦパワー入力＝３００ワット周波数＝４０.６ＭＨz 出力＝２５〜３０ワット波長＝１０.６ミクロン周囲温度＝２５℃ 空気冷却は、２００cfm空気流（片側１００cfm）で実施。ガス混合物は、二酸化炭素、窒素及びヘリウムを１：１：７の割合で混合したものであり、これに５体積％のクセノンが含まれ、全圧は、２５〜１００トルである。管、フィン及びカバープレートの好ましい構成材料は、熱伝導性が良好であり、コストが安く、しかも製造が容易であることに鑑みて、アルミニウムである。本願の出願時点において本出願人の知る本発明の好ましい実施形態及び最適態様についての上述の説明は、例示に過ぎない。本発明は、排他的に解釈されるべきではなく、即ち、本発明を開示した形態そのものに限定されず、上述の教示に照らして明らかに多くの設計変更及び変形例を想到できる。本発明の原理及びその適用分野を最も良く説明するために実施形態を選んで説明しており、かくして当業者は意図した特定の用途に適した種々の実施形態で本発明を最適利用することができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められるものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Free space gas slab laser I. Background of the Invention A. Field of the invention The present invention relates generally to coherent light generators for various gas discharge lasers, and more particularly to a multi-path, non-waveguide, i.e., free-space, resonant with improved electrode structure and improved heat transfer and cooling devices. The present invention relates to a gas slab laser having a vessel. B. Background and description of the prior art Various forms of waveguide and slab CO _Two Considerable research has been done on lasers. Hobart's U.S. Pat. No. 5,123,028 (hereinafter abbreviated as "'028 patent") at 1: 9-3: 13 (the number before the colon is a column of the description, and the numbers after it are lines. To represent). 1. In-line non-slab gas laser Most non-slab lasers, such as K. Larkman's U.S. Pat. No. 4,169,251 (hereinafter abbreviated as "'251 patent") and P. Larkman's U.S. Pat. No. 4,805,182 ( Non-slab lasers (hereinafter abbreviated as the '182 patent) require a relatively large length to power ratio (hereinafter “length to power ratio”). In a typical known in-line system, such as the Larkman '251 patent, a pair of elongated, insulated electrodes are placed parallel to each other to excite a radio frequency ("RF") source with a single optical path. It has a transverse effect on the laser light beam generated in the discharge zone between the reflector provided at each end of the cavity. To achieve a given output intensity, the cavity must be long enough to allow sufficient optical amplification. Thus, the length to power ratio is large. This configuration poses a practical problem in that the length of the laser device determines the length of the external device that houses the laser device. Long laser devices obviously have many problems and limit their use. For example, long laser devices are not portable, cannot be used on a desktop, and are expensive to manufacture. Another problem with in-line laser devices utilizing a combination of metal and ceramic (K. Larkman, '251 patent) is that the thermal expansion of the metal electrodes and the ceramic wall members is different due to the different thermal expansion rates. Rather than being uniform, this can cause serious operational problems including mechanical instability and misalignment due to laser tube deformation. The construction of P. Larkman's '182 patent improves upon the construction of K. Larkman's' 251 patent by taking advantage of the use of similar materials, in other words, by using all-metal components. However, it does not address the problems associated with the relatively large length-to-power ratio of in-line designs. Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a compact laser device and resonator designed to provide design flexibility with a small length to power ratio and to provide many new uses for the laser device. It is another object of the invention to provide an improved cooling system mounting structure and heat sink designed to eliminate laser tube deformation and consequent mechanical and operational instability and misalignment. Is to provide. Yet another problem associated with prior art in-line designs, such as K. Larkman's '251 and' 182 patents, is the "waveguide effect." The reflection of light from the surface of the electrode and the formation of a fixed symmetric bore in the discharge area, due to the close proximity of these surfaces to the reflection of light from the walls of the dielectric member adjacent the discharge area, causes Energy is unevenly distributed in the near field and cannot be used in various applications. This problem is likely to be solved using more evenly distributed far-field beams or filtering techniques, but such solutions are not always available or practical, at least significantly increasing costs. . In compact laser designs, where available space is limited, such laser power optics and focusing optics are not optimal. Accordingly, yet another object of the present invention is to provide a substantially uniform distribution of energy in both near and far fields, thereby further reducing cost while increasing the practicality of compact laser designs (free space). Omni-directional) gas laser. 2. Slab waveguide laser Slab waveguide lasers have been known for some time. An early design gas slab laser is shown in Tulip U.S. Pat. No. 4,719,639 (hereinafter "Tulip's' 639 Patent"). A recent design example of a slab waveguide laser is shown in U.S. Pat. No. 5,123,028 to Hobart (hereinafter "Hobart's' 028 Patent"). A great advantage of slab waveguide lasers is that they can generate high power in short active or active media. A factor in obtaining this performance is that the slab waveguide laser has a generally rectangular discharge area that can use the entire available width of the active medium to obtain greater overall power. However, the major drawback of the prior art slab waveguide lasers, i.e., the inherently poorer overall beam quality than in-line designed lasers, is just this two different types of resonators. Is used. See P. Larkman's paper, "The Market Continues to Grow for Sealed Carbon Dioxide Lasers," published in the October 1993 Industrial Laser Review. The only solution to this drawback is to use complex and relatively expensive optics. The resulting beam of such a hybrid gas slab laser has different properties in different directions. In the narrow direction, the electrode surface produces a waveguide effect. In the wider direction, there is no physical restriction and the beam is formed, for example, in a free-space laser cavity. As a result, the beam exits the laser along the waveguide axis (narrow dimension) rather than the divergence after exiting the laser along the non-guide axis (wide dimension). Greater divergence. See FIG. 19 of Hobart's' 028 patent, where obvious errors have been corrected. However, this inferior quality beam is incomplete but modifiable, but requires relatively expensive and complex optics. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high-efficiency, high-power gas slab laser using a free-space, non-waveguide-type stable resonator that produces a high-quality uniform beam in all directions and eliminates the need for complicated optical systems. Is to do. Folded gas lasers are not new. See FIGS. 5-6 of Larkman's' 182 patent. Modern gas slab waveguide lasers also employ a folded design to achieve high power with short laser devices. See Corp's U.S. Patent No. 5,353,297 (the "'297 patent"). Corp's' 297 patent teaches the design of a hybrid resonator that operates as a stable waveguide in the narrow axial direction and as a negative branch unstable resonator in the wide axial direction. Further, Corp's' 297 patent adds a pair of mirrors at each end of the electrode to create a folded beam path in the broad axial direction. Thus, Corp.'s' 297 patent illustrates the problem described above. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a compact gas slab laser using a simple and inexpensive multi-path optics in which the laser light beam operates in non-waveguide mode in all directions in the discharge cavity of the resonator. is there. Another challenge in gas slab laser design is support for positioning the electrodes within the laser tube to maintain a predetermined gap between the electrodes in an insulating relationship to the housing wall with minimal capacitance and good thermal conductivity. Structure. The gap size between the electrodes is important for optimal laser operation. The separation between the electrode and the housing is important to correctly balance the maximum heat transfer (narrow spacing is desired) and the maximum intrinsic capacitance of the structure (high spacing is desired) for high quality RF matching. It is. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved electrode support structure that optimizes the operating parameters of a laser device. II. Summary of the Invention The following is a summary of the teachings of the present invention to achieve the above and other advantages associated with the objects of the present invention that have been specifically and schematically described. One aspect of the invention is a gas slab laser that includes a gas confinement structure and a pair of gas confinement structures that are provided within the gas confinement structure and that define a gas discharge area having a substantially rectangular cross section. A laser gas mixture encapsulated within the gas confinement structure; an RF feed terminal coupled to each electrode and adapted to be coupled to an RF excitation source; A reflective optical element mounted at opposite ends of the confining structure to form a laser cavity, wherein the minimum distance between the electrodes is any arbitrary within the rectangular cross section. A gas slab laser characterized in that it is at least as large as the maximum cross-sectional dimension of the fundamental mode structure of a stable laser resonator capable of operating as a free space laser resonator in the direction. In another aspect of this arrangement of the invention, each electrode is an elongated T-shaped electrode made of anodized aluminum with an aluminum oxide coating of about 0.025-0.01 mm. Another feature of the above configuration of the present invention is that the gas confinement structure is provided with a hole through which the RF feed terminal is loosely fitted, and the O-ring includes the electrode, the RF feed terminal, and the gas confinement structure. To seal the gas containment structure without exerting any substantial force on the electrodes. Another feature of the above arrangement of the present invention is that at least one optical element having a concave reflecting surface, a partially reflecting output coupler, and a multi-path laser resonator having at least two optical elements are provided. One of the optical elements of the multi-path laser resonator is a single partial reflection optical element having a reflection coefficient that is a function of the number of optical paths in the multi-path laser resonator. In still another aspect of the above aspect of the invention, the apparatus comprising optical elements includes an optical assembly provided at each end of the gas confinement structure, wherein each optical assembly comprises a gas confinement structure. An end plate provided with an aperture for closing the end of the body, a first support plate fixed to the end plate at a pivot point, and attached to the first support plate, from the gas discharge area. At least one reflector aligned with an aperture of the end plate to receive and reflect light, and an O-ring compressed by the end plate and the first support plate to seal the gas confinement structure. The first support plate is adjustable by a screw in a horizontal plane including a pivot point around the vertical axis and by a screw in a vertical plane including the pivot point around the horizontal axis. In still another feature of the above aspect of the invention, one of the optical assemblies is located at a front end of the gas confinement structure, the optical assembly being provided with an aperture and having a pivot point. By the way, a second support plate fixed to the first support plate, and attached to the second support plate, receive and reflect light from the gas discharge area, and transmit the light to the outside of the gas confinement structure. A second reflector, aligned with the aperture for transmission, and an O-ring compressed between the first and second support plates to seal the gas confinement structure; Is adjustable in a horizontal plane containing a pivot point about a vertical axis by a screw and in a vertical plane containing a pivot point about a horizontal axis by a screw. A second structural aspect of the present invention resides in a plurality of rigid, deformable support members that are mounted between the electrodes and maintain the spatial relationship of the electrodes. As another feature of the above arrangement of the invention, the deformable support members are each engaged with the ring and opposite sides of the ring, compressing the sides in one direction, and closing the electrode with the gas. And a screw that pushes the electrode in another direction until it is firmly secured within the containment structure. Yet another feature of the above arrangement of the present invention is that a plurality of short cylindrical shapes with small cross-sections that maintain the electrodes in spaced relation to the inner wall of the gas confinement structure while providing minimal capacitance. On the spacer. A third structural aspect of the present invention is that each electrode has a wide surface portion closely supported on the inner wall of the gas confinement structure to promote heat transfer, wherein the gas slab laser comprises a gas slab laser. A pair of elongate heat sinks provided adjacent to the outer surface of the gas confinement structure adjacent to a wide surface portion of the electrode inside the confinement structure, a pair of cover plates respectively fixed to each heat sink, and a cover plate And a plurality of flexible spacers provided between the gas confinement structure and the heat sink and the cover plate surrounding the gas confinement structure to allow uniform heat transfer. Another object is to form a flexible enclosure that eliminates the thermal expansion forces that tend to deform the gas confinement structure. Another feature of this arrangement of the invention is that the heat sink has a plurality of screw holes, the cover plate has a plurality of countersinks slightly offset inward from the screw holes, and passes the screws through the countersinks. When the cover plate is secured to the heat sink, the heat sink is drawn and snugly abuts the gas confinement structure and the flexible spacers are compressed causing the cover plate to be closely spaced relative to the gas containment structure. It is in positioning the relationship. A fourth structural aspect of the present invention is an assembly of electronic components attached to a flexible enclosure and coupled to an RF feed terminal, and a plurality of air for removing heat from the gas confinement structure and the electronic components. A fan assembly covering each heat sink to form a channel. Another feature of this arrangement of the present invention is that a hollow tube is provided in each heat sink for passing a liquid coolant to remove heat from the gas confinement structure. Other constructional aspects of the present invention will be understood upon reading the following detailed description of the invention. A gas laser designed as a free space slab laser according to the present invention has the following advantages. 1. It has a compact structure, a small length-to-power ratio, allows the laser to be carried, and has substantially improved practicality. 2. A heat sink assembly that is flexibly mounted eliminates torsional deformation and improves mechanical and operational stability. 3. Advantageous geometries allow a robust and very dense final package to be obtained, which substantially reduces overall dimensions and costs. 4. In a multi-path configuration, the near-field distribution of energy in the laser beam is substantially uniform, and the laser beam can be focused near the laser output coupler. 5. In a multi-path configuration, a symmetric Gaussian beam with equal divergence in all directions in the beam cross section can be produced, thereby facilitating the use of a simple beam transmission system. 6. Improved operational stability through efficient heat transfer and heat transfer design. III. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES FIG. 1 is a schematic diagram showing the spatial relationship between the fundamental mode Gaussian beam diameter and the electrodes inside a free space slab laser of the present invention configured as a resonator that is stable in both directions. FIG. 2 is a schematic side view (side view as viewed in FIG. 6) of a beam trajectory provided inside the stable free space two-path resonator of the present invention. FIG. 3 is a schematic side view (side view as viewed in FIG. 6) of the beam trajectory inside the stable free space 5 optical path resonator of the present invention. FIG. 4 is an exploded perspective view of a subassembly comprising electrodes, supports and spacers for the free space slab laser configuration of the present invention. FIG. 5 is an exploded perspective view of the laser tube subassembly of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line 6-6 in FIG. FIG. 7 is an exploded perspective view of a subassembly including a laser tube and a heat sink according to the present invention. FIG. 7A is an enlarged cross-sectional view of the offset countersink provided in the cover plate of FIG. 7. FIG. 8 is an exploded perspective view of the final assembly of the free space slab laser of the present invention including an electronic circuit board with a heat sink and cooling fins. FIG. 8A is a partial perspective view of a modification showing a water-cooled heat sink. FIG. 9 is an exploded perspective view of the adjustable mirror assembly attached to the front of the slab laser of the present invention of FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of the front mirror mounting assembly taken along line 10-10 of FIG. FIG. 11 is an exploded perspective view of the rear adjustable mirror assembly of the present invention of FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view taken along line 12-12 of FIG. FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of a first variation of the free-space slab laser of the present invention. FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a second variation of the free space slab laser of the present invention. FIG. 15 is a schematic diagram of a third variation of the free space slab laser of the present invention. IV. Detailed Description of the Preferred Embodiment A. Free space gas slab laser of the present invention with multi-path resonator A feature of the present invention is to use a gas slab laser 10 with a stable resonator and to use the fundamental mode of the stable resonator, as can be seen first in the partial schematic diagram of FIG. As a result, a new type of gas slab laser which is a non-waveguide type, that is, a free space type laser is formed in both directions. As can be seen in the diagram of FIG. 1, the gas slab laser 10 has a pair of mutually parallel elongated electrodes 11, 12 forming a discharge zone of height "A" and length "L", at both ends. And reflecting mirrors 14 and 15 having diameters D2 and D1, respectively. The Gaussian beam 17 represents the fundamental mode of the stable slab laser cavity obtained in the discharge zone when the excitation of the RF source 13 takes place. The mirror 15, which is an output coupler, emits the emitted laser light beam 16 with only partial reflection. Resonator parameters and electrode dimensions were selected as follows. That is, the diameter of the fundamental mode of the resonator 10 should be shorter than the distance “A” between the electrodes 11 and 12. For example, if the length of the slab is 500 mm, the output coupler is flat, and the radius of curvature of the perfect reflector is 4.0 m, the outer diameter of the fundamental mode (in the vicinity of the curved mirror) will be about 4 mm. .5 mm. Therefore, if the distance A between the electrodes is selected to be 5.0 mm and the output coupler effective diameter of the same dimension, that is, 5.0 mm, is used, the laser can generate the fundamental mode. Please refer to FIG. However, in this case, the utilization efficiency of the total volume of the active medium in the discharge zone is very low (for example, if the slab width "B" (the distance measured perpendicular to the plane of FIG. 1) is about 15 mm). 30%). In order to increase the efficiency of using the effective volume of the discharge area, the present inventors have used multi-pass resonators 30, 50 (see FIGS. 2 and 3). In FIG. 2, this resonator 30 has three mirrors: a rear concave mirror (completely reflecting mirror) 31 and two front plane mirrors 32 and 34 (one is an output coupler (partially reflecting mirror) 32, and the other is An intermediate plane mirror (complete reflection mirror) 34). The surface of the output coupler 32 is arranged perpendicular to the optical axis of the present optical system, and the mirror 31 at the rear end and the intermediate mirror 34 are slightly inclined with respect to the optical axis of the present optical system. The multipath reflection trajectory of the beam travels from mirror 32 to mirror 31 in a multipath (two paths) in the lateral direction of the active medium, is reflected by mirror 31 toward mirror 34, and reflected by mirror 34. Returning to 31 and back to mirror 32. The mirrors 31, 32, 34 are aligned and after a number of reflections from the mirror, the beam returns to its original position on the surface of the output coupler, a portion 33 of which is emitted. In this case, the utilization efficiency of the active medium is close to 90%. In FIG. 3, resonator 50 operates similarly to resonator 30 of FIG. 2, except that the number of optical paths goes from 2 (FIG. 2) to 5 and the width of the electrodes depends on "B". . The output coupler 52 that emits the light beam 53 is a partially reflecting mirror, and the rear end mirror 51 and the middle mirror 54 are completely reflecting mirrors. If "A" = 5.0 mm and "B" = 15 mm, the optimal number of optical paths was found to be five. In this case, the output is maximum. If "A" = 7 mm, "B" = 21 mm, the distance between the mirrors is 500 mm, and the radius of curvature of the rear mirror is 4 m, the optimal number of optical paths is 8 or 9 (not shown). If the output couplers 32, 52 and the intermediate mirrors 34, 54 are flat (or if they have the same radius of curvature), the output mode structure is the same as for a single optical path, and It is important to note that it is independent of numbers. The number of optical paths changes only the optimal reflection coefficient of the output coupler, i.e., the greater the number of optical paths, the greater the overall gain, and thus the smaller the optimal reflection coefficient of the output coupler, thereby reducing the optimal output. can get. For example, in the case of the single-path resonator described above, the optimum reflectance is about 92%, whereas in the case of the five-path resonator described above, the optimum reflectance is about 70%. B. Subassembly consisting of electrodes and spacers As best seen in FIG. 4, a subassembly 90 of the present invention comprising electrodes and spacers (hereinafter sometimes referred to as an "electrode-spacer subassembly") 90 includes two electrodes 91 and 92 and each electrode Has a T-shaped cross section consisting of an upright flat flange portion 93 and an inwardly extending rectangular stem portion 94. The electrode is made of aluminum having a thick, insulating and hard anodized aluminum oxide coating in the range of 0.025 mm to 0.01 mm. Inside the vertical flange portion 93 of each electrode, a pair of recesses 95 are provided at the top of the flange 93, and a pair of recesses 95 are also provided at the bottom of the flange 93. Each recess has a flat bottom edge 105. Outside the vertical flange portion 93 of each electrode, a pair of recesses 96 are provided at about 1/4 of the distance from each end of each electrode. Each pair of recesses 96 are spaced from one another and are located proximate the outer top and bottom edges of each electrode 91, 92 to stabilize the mounting of the electrodes. As the electrodes are brought closer together for assembly, a support ring 97 fits into each pair of opposing recesses 95, as a deformable support member used to achieve a predetermined optimum separation between the electrodes 91,92. Serve the role of. The support member 97 is a deformable ring. Each member 97 is physically deformed by turning a screw 98, ie, turning the screw 98 compresses both sides of the ring, thereby forcing the electrodes 91, 92 outward and away, and a spacer 99 (for which (Described below) against their corresponding inner walls of tube 111 outwardly deforms ring 97. In this way, the predetermined optimum separation distance between the electrodes is obtained at the upper end and the lower end thereof and the front end and the rear end thereof as seen in FIGS. It is firmly and symmetrically supported. Ring 97 is preferably made of aluminum, which is also coated with an insulating, hard anodized aluminum oxide coating. As another material, for example, stainless steel may be used. A small cylindrical spacer 99 fits into a pair of recesses 96 provided on the outer sides of the electrodes 91, 92, and connects the outer surface of the vertical flange 93 of the electrodes 91, 92 to the inner surface of the tube 111. A predetermined separation is created between them (FIGS. 4 and 6). The cylindrical spacer 99 may be a ball or a washer. Spacer 99 is preferably made of aluminum and may also have a hard, anodized aluminum oxide coating. Other materials that can be used include ceramic or stainless steel. An RF feed mounting block 100 is connected to RF terminals 103 while being fixed to the upper inner side of electrodes 91 and 92 by mounting screws 101 passing through holes 102, which are connected to an RF source. In addition, the upper wall of the tube 111 is penetrated in an insulated state. As will be described in more detail below, the RF feed also maintains the vacuum integrity of tube 111 with a hermetic seal associated therewith. As best seen in FIG. 6, when the spacer 99 is placed in the recess 96 and the support ring 97 is fitted and supported in the recess 95 to assemble the electrode-spacer subassembly 90 inside the tube 111, the screws 98 Is rotated clockwise to deform the ring 97, pushing the electrodes 91, 92 away from each other, and firmly supporting the inner wall of the tube 111 with the spacers 99 in their recesses, thereby placing the electrodes in the tube. And a gap 40 having a dimension “A” in a narrow direction with a predetermined width is provided. Also, a recess 104 (FIG. 4) is provided in the inner edge of the ring 97 by cutting, so that the adjacent circumferential portion 106 of the ring 97 is positioned on the bottom edge 105 of the recess 95 (FIG. 4). When it is positioned, it fits into the recess 95. The vertical height (FIG. 4) of the adjacent circumferential portion 106 of the ring 97 extends over the top and bottom edges 108 of the electrodes 91, 92 and the inner top and bottom walls of the tube 111 (visible in FIG. 6). ) Are of a predetermined height such that a predetermined top and bottom separation of the electrodes 91, 92 from the electrodes 91, 92 is created, thereby positioning the electrodes 91, 92 vertically in the tube 111. In this way, the electrodes are positioned very close to the inner wall of tube 111, but spaced at an insulable distance. The preferred electrode-to-wall separation is 0.5 mm. By keeping the separation between the electrode and the tube controlled (the greater the separation, the smaller the capacitance), the inherent capacitance between the electrode and the tube is kept to a minimum and the RF source can rapidly steer the electrode. It does not disturb the initial excitation. On the other hand, the smaller the separation distance, the better the heat conduction. By bringing the long flat outer surface 93 of the electrode into close contact with the inner wall of the tube 111, good thermal conductivity is obtained. The laser gas mixture is also selected to be a rich helium good conductor. Therefore, an optimum balance between materials, separation distances and gases to provide a rapid start-up of the laser and a rapid removal of heat from the discharge zone 40, thereby significantly facilitating cooling of the equipment during operation. There is. With the above configuration, as shown in the schematic diagram of FIG. 1, the gap 40 having the dimension “A” in the narrow direction, the dimension “B” (FIG. 16) in the wide direction, and the length “L” is secured. . C. Laser tube subassembly As can be seen in FIG. 5, the laser tube subassembly has the electrode / spacer subassembly 90, tube 111, front double mirror mounting subassembly 120 and rear mirror mounting subassembly 150 of FIG. Each of these subassemblies not described above is further described below. To assemble the laser tube subassembly 110, first, insert the electrode-spacer subassembly 90 into the tube 111 and turn the screw 98 clockwise to remove the electrode-spacer subassembly 90 as described above. And is firmly fixed in the tube 111 in a symmetrical and spaced relation to the inner wall of the tube 111. The RF feed terminal 103 is inserted into the spacer 113 and the insulating O-ring 112 and screwed into the corresponding screw hole 107 at the top of the RF feed mounting block 100, thereby connecting the electrode-spacer subassembly 90 to the RF source 13 Is further fixed in the tube 111 connected to the tube 111. As can be seen more clearly in FIG. 6, when the terminal 103 is screwed into the screw hole 107, the spacer 113 moves inward and presses the O-ring 112 against the upper surface 112A of the RF feed mounting block 100. The O-ring 112 is compressed to form a seal against the inner wall 112B of the hole 114 in the tube 111 and to the outer periphery of the recess 112C of the terminal 103. The seal is formed without exerting any lifting force on the electrodes 91, 92 due to the play fit between the terminal 103 and the spacer 113 in the hole 114. Thus, the forces exerted on the electrodes 91, 92 remain in a uniform distribution. 1. Front double mirror mounting subassembly As can be seen in FIG. 5, first, the front double mirror mounting subassembly 120 is assembled, and then it is hermetically mounted to close the front of the tube 111. The hermetic mounting of the front mirror subassembly 120 to the front end of the tube 111 (and the hermetic mounting of the rear mirror subassembly 150 to the rear end of the tube 111) is preferably performed by welding. However, this attachment may be made using epoxy compounds or using O-rings compressed with screw fittings. As best seen in FIGS. 5, 9 and 10, the front mirror mounting subassembly 120 has a front end plate 121 with an O-ring recess 122 adapted to receive an intermediate plate O-ring 125. The recess 122 is provided with a rectangular beam aperture 123 substantially corresponding to the gap 40 between the electrodes 91 and 92. The intermediate mirror support plate 127 is fixed to the front end plate 121 of the tube by inserting three adjustment screws 131A, 131B, 131C into corresponding mounting holes 130 provided in the support plate 127. The screws 131A, 131B, and 131C are screwed into screw holes 124 provided in the front end plate 121, and the annular ring 125a is pressed against the O-ring 125 provided in the concave portion 122 to form an airtight seal therebetween. (FIG. 10). At the same time, the intermediate mirror 126 is captured in a recess provided inside the intermediate mirror support plate 127 (FIG. 10). The screws 131A and 131C are orthogonal to the screw 131B. The mirror 126 is a perfect reflector and is adjusted in a vertical plane around a horizontal axis by an adjusting screw 131A. The mirror 126 is adjusted in a horizontal plane about a vertical axis by an adjusting screw 131C. By turning and adjusting the screws 131A, 131C, the intermediate mirror support plate 127 exerts a lever action in the respective planes around the mounting point by the fixed pivot screw 131B. If the screws 131A and 131C are adjusted without breaking the seal, the O-ring 125 is pushed down. The intermediate support plate 127 has a central aperture 128 and an O-ring recess 129 of an output coupler bracket provided on an outer side portion thereof. In addition, this is provided with a bracket screw hole 132 for an output coupler which forms a triangle or is orthogonal to each other. The output coupler 141 is attached to the intermediate mirror support plate 127 using a triangular output coupler bracket 134. The bracket 134 is provided in contact with the intermediate mirror support plate 127, and an annular ring 134 a (FIG. 10) provided on the inner side of the output coupler bracket 134 is provided in a recess 129 of the support plate 127. And press-fit against the output coupler bracket O-ring 133 to form an airtight seal therebetween. The output coupler bracket 134 has a central aperture 135 and, on its outer side, an output coupler O-ring recess 136 for receiving the output coupler O-ring 140. The output coupler 141 is fixed by a retainer 142 (FIG. 10) to the outer side of the output coupler bracket that is in pressure contact with the O-ring 140. The retainer 142 attaches the output coupler retainer screw 143 to the retainer 142. It is fixed to the output coupler bracket 134 by passing it through a hole 144 provided and screwing it into a screw hole 139 provided in the output coupler bracket 134. The output coupler bracket 134 is fixed to the intermediate mirror support plate 127 by adjusting screws 137A, 137B, and 137C. These adjusting screws pass through the output coupler mounting screw holes 138 and are provided on the outer side of the intermediate support plate 127. Is fixed in the output coupler bracket screw hole 132. The screw 137B forms a fixed pivot point, and the screws 137A, 137B are perpendicular to this, with adjustment in the vertical plane around the horizontal axis by the screw 137C and adjustment in the horizontal plane by the adjustment screw 137A. Can be done around the axis. The O-rings 133 are each compressed, so that the output coupler 141 can be adjusted perpendicular to the optical axis of the optical system. Other optical configurations can be used, as is well known in the art. One such alternative embodiment combines the partially reflecting partially transmitting function of mirror 141 as an output coupler with the fully reflecting function of intermediate mirror 126, for example, comprising an upper portion and a lower portion that perform these distinct functions. It is a single mirror. 2. Rear mirror mounting subassembly The rear mirror mounting subassembly 150 has a central aperture 152 sealingly closing the rear end of the tube 111 and substantially matching the gap 40, as best seen in FIGS. Includes a tube rear end plate 151 with a rear mirror O-ring recess 153 on the outer side. The rear mirror O-ring 155 is fitted into the recess 153 and a rear mirror bracket 157 with a mirror 156 (also a perfect reflector) in the recess provided on the inner side is fitted with a tube rear end plate 151. An annular ring 157A compresses the O-rings 155 in the recesses 153 to form an airtight seal therebetween (see FIG. 12). The bracket 157 is fixed to the end plate 151 by inserting the rear mirror adjusting screws 159A, 159B, and 159C into the mounting holes 158 provided in the bracket 157 and fixing the rear mirror adjusting screws 154 in the screwed rear mirror mounting screw holes 154 of the bracket 151. Have been. Such a triangulated mirror adjustment mechanism can be used with the rear mirror 156 as it could be used with the two mirrors of the front end mounting assembly 120. Here, the pivot screw is 159A, and the screws 159B and 159C are mounted in orthogonal relation to the horizontal and vertical planes, respectively, to adjust the pivot screw 159A in the horizontal and vertical planes, respectively. It is supposed to do. D. Laser tube-heat sink subassembly As best seen in FIG. 7, the tube and heat sink subassembly 160 includes the laser tube subassembly 110 of FIG. 5 with heat sinks 161 and 162, cover plates 164 and 165, and O-rings 167. The heat sinks 161 and 162 are positioned on the sides of the laser tube subassembly 110, and cover plate mounting holes 163 are formed in recesses provided at the top inner edge and the bottom inner edge of the heat sinks 161 and 162. ing. The top cover plate 164 and the bottom cover plate 165 each have a plurality of O-ring recesses 166 provided on their inner surfaces. As best seen in FIG. 7A, the cover plates 164, 165 are provided with holes 169, which are countersunk and slightly inward relative to the threaded mounting holes 163 provided in the heat sinks 161, 162. Is leaning toward Next, the cover plates 164 and 165 are fixed by inserting cover plate mounting screws 168 into the cover plate mounting countersunk holes 169, and these cover plates are provided on the top inner edge and the bottom inner edge of the heat sinks 161 and 162, respectively. Engage with mounting holes 163 with offset screws. When the screw 168 is tightened, the screw presses against the outwardly inclined edge of the offset countersunk hole 169, and draws the heat sinks 162, 163 firmly inward and presses against the outer wall of the tube 111, thereby forming a good thermal contact. The O-ring 167 is captured in the recess 166, and the O-ring is pressed against the outer top and bottom surfaces of the tube 111 of the laser tube subassembly 110. Thus, the heat sinks 161 and 162 and the cover plates 164 and 165 form an integral circumferential structure around the laser tube subassembly 110 and the heat sinks 161 and 162 are in good thermal contact with the sides of the tube 111. However, the cover plates 164, 165 are flexibly spaced from the top and bottom surfaces of the tube 111 by compressed O-rings 167. This mounting and cooling arrangement is unique and particularly advantageous in that, in contrast to the prior art, there is no torsional deformation of the laser tube and cooling fins along the length of the laser tube during operation. I understood that. In the present invention, the heat sink and cover plate are fixedly secured to each other and the heat sink is held firmly against the side of the laser, while the top and bottom cover plates are And in a spaced relationship to the bottom surface, which contacts only via the compressed O-ring 167. Instead of the O-ring 167, a similar flexible spacer may be used. This arrangement causes variations in the thermal expansion in the tube 111 while minimizing torsional stresses that tend to deform the elongated rectangular shape of the entire assembly and displace the mirror. However, at the same time, the separation between the tube 111 and the flexibly connected cover plate-heat sink enclosure is limited by the heat transfer from the laser tube subassembly 110 via the heat sinks 161 and 162 in direct contact. The degree is small enough to be above a level suitable for proper and effective cooling of all components. E. FIG. Final gas laser assembly As best seen in FIG. 8, the final gas laser assembly 200 includes the tube and heat sink sub-assembly 160, the electronics sub-assembly 170, and the two fan sub-assemblies 190, 191 of FIG. The electronics subassembly 170 includes (but is not limited to) a number of conventional electronics printed circuit boards 171 supporting a number of discrete devices, and an RF generator with a matched impedance network 172 and other control electronics. (Not included) additional conventional electronics. These elements are rigidly attached to each other in operative relation and secured between a pair of finned heat sinks 176,177 to form an electronics subassembly 170. The cover plate 178 is secured to the upper side of the heat sink by a cover plate mounting screw 179 passing through a cover plate mounting screw hole 180 in a recess provided in the upper end of the heat sink 176, 177 to form an electronics subassembly 170. doing. This subassembly 170 is secured to the tube and heat sink subassembly 160 by end plates 181, 182 and end plate screws 184, which pass through end plate screw holes 185, and the ends of the subassemblies 160, 170. Is screwed into a screw hole 186 provided in the hole. Thus, the subassemblies 160, 170 are locked together by the end plates 181, 182. The fan subassemblies 190 and 191 are mounted in contact with the heat sinks in an interlinked state, and are attached thereto by mounting screws 192 which are screwed into threaded mounting screw holes 193 provided on the side surfaces of the heat sinks 161, 162, 176 and 177. Fixed. The end plate 180 has an aperture 183 through which a portion of the laser beam transmitted by the output coupler mirror 141 can pass and exit the optical system. By covering the exterior of the heat sink with a fan subassembly 190,191, the finned heat sink is effectively configured in a plurality of elongated channels, and when the fan is operated, air is forced longitudinally through these channels. It is. The forced air exits simultaneously from each end of the finned heat sinks 161, 162, 176, 177. This cooling scheme effectively removes heat from the optics and keeps all components at safe thermal operating conditions. As can be seen in FIG. 8A, an alternative cooling structure includes a water cooling system. Instead of the sealed air channels formed by the fins 161, 162, 176, 177 and the fan subassemblies 190, 191 described above, these structural members are replaced by similar box-like structures 161A, 162A including tubing. Cooling water may be circulated through these tubing from an external source that includes a heat exchanger for cooling the water. Water cooling systems can be used in a variety of medical applications that would otherwise be exempt by placing the cooling device in a separate room where no air containing bacteria was blown, and improved temperature control This is an advantage over quietly operated air cooling systems. 13 to 15 show modifications of the electrode system that can be used as desired. Preferred structures have already been described above. FIG. 13 shows a pair of elongated baseplates 300, each of which has a front end and a rear end secured within housing 301 by set screws 302. The set screw 302 is tightened by reaching the end of the tube 301 with an Allen wrench during assembly. This is because the set screw 302 is located adjacent to the outer end of the electrode. In this embodiment, a plurality of elongated plates 303, 304 and 305 are fixed to each base plate 300 by conventional means, and one of these electrodes is fixed to one of the electrodes 306 on one of the inner sides by conventional means. This electrode is located at a predetermined distance from the other electrode 306, which is also fixed to the other base plate 300 via the other similar base plate 305, 304, 303. Since the base plate 300 is in electrical contact with the housing 301 via the set screw 302, the spacers 303, 304, 305 are made of an insulating material, for example, preferably anodized aluminum. The RF feed 13 is connected to the electrode 306 via the terminal 103. This embodiment does not use a mechanism for forcing the electrodes apart to keep them in a predetermined separation relationship. The use of multiple plates 303, 304, 305 in series improves thermal conductivity and otherwise reduces the inherent high capacitance. FIG. 14 illustrates yet another embodiment of the present invention in which similar base plates 300 are secured to housing 301 by conventional means and electrodes 306 are attached to base plate 300 by conventional means. The spacers 303 are supported on a fixed insulating spacer 303 in a spaced relationship with each other, and grooves 303A and 303B are formed on each side of the spacer 303 by milling. Smaller electrodes and grooves can reduce the total capacitance while maintaining good thermal conductivity. FIG. 15 illustrates yet another embodiment of the present invention, in which a large electrode 306 is directly secured in a conventional manner to a base plate 301 that is secured to a housing 301 in a conventional manner. A groove 306A is formed on the outer side of the electrode 306 by milling, thereby helping to reduce the capacitance of the large electrode. FIGS. 14 and 15 each show improved operating characteristics compared to FIG. However, an example of an optimal configuration is shown in FIG. F. Example The specifications of the embodiment are as follows. A = 5.0 mm B = 15.0 mm L = 445.5 mm RF power input = 300 Watts Frequency = 40.6 MHz Output = 25-30 Watts Wavelength = 10.6 microns Ambient temperature = 25 ° C. Air cooling is 200 cfm air flow (100 cfm on one side). The gas mixture is a mixture of carbon dioxide, nitrogen and helium in a ratio of 1: 1: 7, which contains 5% by volume of xenon and has a total pressure of 25-100 torr. The preferred material of construction for the tubes, fins and cover plate is aluminum in view of good thermal conductivity, low cost and ease of manufacture. The above description of preferred embodiments and optimal aspects of the present invention, which were known by the present applicant at the time of filing, is merely illustrative. The invention is not to be construed as exclusive, that is, not limited to the exact form in which the invention is disclosed, and obviously many design modifications and variations are possible in light of the above teaching. The embodiments have been chosen and described in order to best explain the principles of the invention and its fields of application, so that those skilled in the art will be able to best utilize the invention in various embodiments suitable for the particular intended application. it can. The scope of the invention is to be determined based on the claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者リスキンミカイルイーアメリカ合衆国アリゾナ州 85032 フェニックスイーストカクタスロード 4303 ＃10−221ビー (72)発明者リーザークリスチャンジュリアンアメリカ合衆国アリゾナ州 85024 フェニックスノースサーティースストリート 20405────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Riskin Mikaile Y United States 85032 Arizona Enix East Cactus Road 4303 # 10-221 Bee (72) Inventor Reeser Christian Julian United States Arizona 85024 Enix North thirties strike REET 20405

Claims

[Claims] 1. A gas slab laser, comprising: a gas confinement structure; and a pair of mutually parallel electrically insulating electrodes provided within the gas confinement structure and forming a gas discharge area having a substantially rectangular cross section. A laser gas mixture encapsulated within the gas confinement structure, an RF feed terminal coupled to each electrode and adapted to be coupled to an RF excitation source, and opposite ends of the gas confinement structure. A reflective optical element mounted to form a laser cavity, wherein the minimum distance between the electrodes is substantially free space laser resonator in any direction within the gas discharge area. A gas slab laser characterized by being larger than a maximum transverse cross-sectional dimension of a fundamental mode of a stable laser resonator capable of operating as a laser. 2. 2. The gas slab laser of claim 1 wherein each electrode is an elongated T-shaped electrode made of anodized aluminum with an aluminum oxide coating of about 0.025-0.01 mm. 3. The laser gas contains 5% by volume xenon at a total pressure of 25-100 torr and a ratio of approximately 1: 1: 7 of a mixture of CO ₂ , N ₂ and He plus 5% by volume xenon. The gas slab laser according to claim 1, wherein: 4. For each RF feed terminal coupling, the gas confinement structure is provided with a hole through which the RF feed terminal is loosely fitted and the O-ring is compressed between the electrode, the RF feed terminal and the gas confinement structure. The gas slab laser of claim 1, wherein the gas slab laser is sealed to the gas confinement structure without applying substantial force to the electrodes. 5. The gas slab laser according to claim 1, wherein the reflection optical element includes at least one optical element having a concave reflection surface. 6. The gas slab laser of claim 1, wherein the reflective optical element includes a partially reflecting output coupler. 7. 2. The gas slab laser according to claim 1, wherein the reflection optical element forms a multi-path laser resonator including at least two optical elements. 8. 8. The gas slab laser according to claim 7, wherein the multi-path laser resonator includes one partially reflective optical element with a reflection coefficient that is a function of the number of optical paths in the multi-path laser resonator. 9. The apparatus comprising optical elements includes an optical assembly provided at each end of the gas confinement structure, wherein each optical assembly has an apertured end closing the end of the gas confinement structure. An end plate, a first support plate secured to the end plate at a pivot point, and an aperture of the end plate mounted on the first support plate for receiving and reflecting light from the gas discharge area. At least one aligned mirror and an O-ring compressed with an end plate and a first support plate to seal the gas confinement structure, the first support plate having a vertical axis formed by screws 2. The gas slab laser according to claim 1, wherein the gas slab laser is adjustable in a horizontal plane containing a pivot point about the horizontal axis and in a vertical plane containing a pivot point about the horizontal axis. Ten. The gas slab laser according to claim 9, wherein the reflecting mirror is a perfect reflecting mirror. 11． 10. The gas slab laser according to claim 9, wherein the reflector is an output coupler that partially reflects and partially transmits. 12． 10. The gas slab laser according to claim 9, wherein the reflector is an output coupler having a partially reflecting part and a completely reflecting another part. 13. One of the optics assemblies is located at the front end of the gas confinement structure, the optics assembly being provided with an aperture and secured to a second support plate at a pivot point by a second support plate. A support plate and a second reflector mounted on the second support plate for receiving and reflecting light from the gas discharge area and aligned with the aperture to transmit the light out of the gas confinement structure; An O-ring compressed between the first and second support plates to seal the gas confinement structure, wherein the second support plate is pivoted about a vertical axis by screws. The gas slab laser according to claim 9, wherein the gas slab laser is adjustable in a vertical plane containing a pivot point about a horizontal axis by a screw in a horizontal plane containing the points. 14. 10. The gas slab laser according to claim 9, wherein a cross section of the fundamental mode is substantially round. 15． The gas slab laser according to claim 14, wherein the minimum distance is about 5.0mm. 16． The gas slab laser according to claim 1, further comprising a plurality of rigid and deformable support members attached between the electrodes and maintaining a spatial positional relationship between the electrodes. 17． Each of the deformable support members engages the ring and opposing sides of the ring, compressing the sides in one direction so that the electrodes are securely secured within the gas confinement structure. 17. The gas slab laser according to claim 16, further comprising a screw for pushing and spreading the electrode in another direction. 18． 17. The gas slab laser according to claim 16, wherein the deformable support member is made of anodized aluminum. 19. 2. The method of claim 1, further comprising a plurality of short cylindrical spacers having a small cross section to maintain the electrodes in spaced relation to the inner wall of the gas confinement structure and to provide a minimum capacitance. Gas slab laser. 20. Each electrode has a large surface portion closely supported on the inner wall of the gas confinement structure to promote heat transfer, wherein the gas slab laser includes a large surface portion of the electrode inside the gas confinement structure. A pair of elongate heat sinks provided adjacent to the outer surface of the gas confinement structure adjacent to the heat sink, a pair of cover plates respectively fixed to each heat sink, and provided between the cover plate and the gas confinement structure. Further comprising a plurality of flexible spacers, wherein the heat sink and the cover plate surround the gas confinement structure, permitting uniform heat transfer and tending to deform the gas confinement structure. 2. The gas slab laser of claim 1, wherein said gas slab laser forms a flexibly mounted enclosure that eliminates thermal expansion forces. twenty one. The heat sink has a plurality of screw holes, the cover plate has a plurality of countersinks slightly offset inward from the screw holes, and when the screws are passed through the countersunk holes and the cover plate is fixed to the heat sink, the heat sink is 7. The gas containment structure of claim 1, wherein the flexible spacer is compressed to position the cover plate in a closely spaced relationship to the gas containment structure. 20. A gas slab laser according to 20. twenty two. An assembly of electronics mounted in a flexibly mounted enclosure and coupled to the RF feed terminals and each heat sink to form a plurality of air channels for removing heat from the gas confinement structure and the electronics. 22. The gas slab laser of claim 21, comprising a covering fan assembly. twenty three. 22. The gas slab laser of claim 21, further comprising a hollow tube disposed within each heat sink and through which a liquid coolant is passed to remove heat from the gas confinement structure. twenty four. A pair of elongated, mutually parallel, electrically insulating electrodes provided within the housing to form a gas discharge area of rectangular cross section, a laser gas mixture encapsulated within the housing, and coupled to each electrode; An RF feed terminal adapted to be coupled to an excitation source and mounted on opposite ends of the housing to form a laser resonator capable of operating in a gas discharge area upon RF excitation. A gas slab laser comprising a device comprising a reflective optical element, wherein the gas slab laser comprises a plurality of rigid, deformable support members mounted between the electrodes to maintain the spatial positional relationship of the electrodes. Gas slab laser. twenty five. Each of the deformable support members engages the ring and opposite sides of the ring, compressing the sides in one direction, until the electrodes are firmly fixed in the housing. 26. The gas slab laser according to claim 25, further comprising a screw for pushing and spreading in a different direction. 26. A pair of elongated, mutually parallel, electrically insulating electrodes provided within the housing to form a gas discharge area of rectangular cross section, a laser gas mixture encapsulated within the housing, and coupled to each electrode; An RF feed terminal adapted to be coupled to an excitation source and mounted on opposite ends of the housing to form a laser resonator capable of operating in a gas discharge area upon RF excitation. Wherein each electrode has a wide surface portion closely supported on the inner wall of the housing to promote heat transfer, wherein the gas slab laser comprises: A pair of elongated heat sinks provided adjacent to the outer surface of the housing adjacent to the wide surface portion of the electrodes inside the housing, and And a plurality of flexible spacers provided between the cover plate and the housing, wherein the heat sink and the cover plate surround the housing and provide uniform heat transfer. A gas slab laser characterized by forming a flexibly mounted enclosure that enables and eliminates the thermal expansion forces that tend to deform the housing. 27. The heat sink has a plurality of screw holes, the cover plate has a plurality of countersinks slightly offset inward from the screw holes, and when the screws are passed through the countersunk holes and the cover plate is fixed to the heat sink, the heat sink is 27. The gas slab laser of claim 26, wherein the gas slab laser is attracted to snugly abut the housing and the flexible spacer is compressed to position the cover plate in a closely spaced relationship with the housing. 28. A pair of elongated, mutually parallel, electrically insulating electrodes provided within the housing to form a gas discharge area of rectangular cross section, a laser gas mixture encapsulated within the housing, and coupled to each electrode; An RF feed terminal adapted to be coupled to an excitation source and mounted on opposite ends of the housing to form a laser resonator capable of operating in a gas discharge area upon RF excitation. Wherein each electrode has a wide surface portion closely supported on the inner wall of the housing to promote heat transfer, wherein the gas slab laser comprises: A first pair of elongate heat sinks disposed adjacent an outer surface of the housing adjacent a wide surface portion of the electrodes within the housing; An assembly comprising electronic components mounted between a second pair of elongate heat sinks and juxtaposed with the first pair of heat sinks; and the first and second pairs of heat sinks secured to each other. An enclosure surrounding the electronic components and a plurality of cover plates forming a plurality of air channels provided in the heat sink to remove heat from the housing; and forcing air into the air channels to remove heat from the housing. A gas slab laser having a fan assembly in communication with an air channel of each heat sink. 29. A pair of elongated, mutually parallel, electrically insulating electrodes provided within the housing to form a gas discharge area of rectangular cross section, a laser gas mixture encapsulated within the housing, and coupled to each electrode; An RF feed terminal adapted to be coupled to an excitation source and mounted on opposite ends of the housing to form a laser resonator capable of operating in a gas discharge area upon RF excitation. Wherein each electrode has a wide surface portion closely supported on the inner wall of the housing to promote heat transfer, wherein the gas slab laser comprises: A first pair of elongate heat sinks disposed adjacent an outer surface of the housing adjacent a wide surface portion of the electrodes within the housing; An assembly comprising electronic components mounted between a second pair of elongate heat sinks and juxtaposed with the first pair of heat sinks; and the first and second pairs of heat sinks secured to each other. And a plurality of cover plates forming an enclosure surrounding the electronic components, and a hollow tube provided in each heat sink and through which a liquid coolant is passed to remove heat from the housing and the electronic components. Gas slab laser.